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石墨烯保暖褲 當(dāng)真那么神奇?
?????????石墨烯是目前人類所發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最好的一種新型納米材料，被稱為“黑金”以及“新材料之王”。簡單來說，石墨烯是一種以特殊方式構(gòu)成的六角形呈蜂巢狀晶格的碳原子單層物質(zhì)，也可以理解為石墨的單層結(jié)構(gòu)。它的晶格是由6個碳原子圍成的，是目前世界上已知最薄的納米材料，厚度約為0.334納米。假設(shè)一根頭發(fā)的直徑是0.05毫米，把它軸向平均剖成大約15萬根，每根的厚度大約就是石墨烯的厚度。用石墨鉛芯的鉛筆在紙上輕輕掃過，留下的痕跡就可能是幾層石墨烯。
????????石墨烯具有超強(qiáng)的堅硬度，比最好的鋼材還要硬200倍，卻輕薄得可以立于玫瑰花瓣上;它具有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%;其電子遷移率非常高，是硅的100倍;它熱導(dǎo)率很高，是銅的10倍;它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;它的結(jié)構(gòu)非常致密，即使是最小的氣體原子(氫原子)也無法穿透;它的表面積最大，4克就可鋪滿一個足球場……
????????正因為具有這些優(yōu)質(zhì)的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)特性，石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。石墨烯目前較有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機(jī)。石墨烯碳原子的特殊結(jié)構(gòu)形式，使其具有超強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)用于晶體管方面，在接近單個原子的尺度上依然能夠穩(wěn)定地工作，而且可以達(dá)到極高的工作頻率。相比之下，目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩(wěn)定性。相關(guān)資料顯示，用石墨烯取代硅，計算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會快數(shù)百倍。IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯晶體管的工作頻率提高到了100GHz，超過同等尺度的硅晶體管。
????????石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使它對周圍的環(huán)境非常敏感，應(yīng)用于化學(xué)傳感器，靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬，是電化學(xué)生物傳感器的理想材料。在醫(yī)學(xué)上，石墨烯制成的傳感器檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。
????????此外，石墨烯材料在柔性顯示屏、感光元件、新能源電池、海水淡化過濾器、儲氫材料及航空航天軍工應(yīng)用等領(lǐng)域也具有突出的優(yōu)勢。有科學(xué)家甚至預(yù)言，石墨烯將徹底改變21世紀(jì)，極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
????????“石墨烯+纖維”功能強(qiáng)大
????????石墨烯這種神奇的材料，不僅能應(yīng)用于航空航天等高科技領(lǐng)域，也能在人類的日常服飾方面大展身手。
????????石墨烯導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300瓦/米·度，高于碳納米管和金剛石，具有非常好的熱傳導(dǎo)性能，而且常溫下其電子遷移率超過納米碳管和硅晶體，而電阻率只約10-8歐·米，為世界上電阻率最小的材料。因此，由石墨烯制成的發(fā)熱膜，通過電池充電后能實現(xiàn)10秒升溫，產(chǎn)生熱量供給人們保暖。
????????此外，石墨烯還具有諸多引人矚目的光學(xué)屬性。IBM的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯能吸收和輻射高達(dá)40%的遠(yuǎn)紅外線。人體又是良好的遠(yuǎn)紅外線吸收體，其吸收波段以3~15微米為主，剛好是在石墨烯遠(yuǎn)紅外線的作用波段。石墨烯加熱發(fā)射的8~15微米遠(yuǎn)紅外波，能激活人體細(xì)胞核酸蛋白質(zhì)等生物分子，深入人體的皮下組織改善血液循環(huán);可直達(dá)肌肉關(guān)節(jié)深處，改善關(guān)節(jié)疼痛;可以調(diào)節(jié)自律神經(jīng)，應(yīng)用于抑郁癥治療;能夠提高巨噬細(xì)胞的吞噬功能，提高免疫功能;其熱作用通過神經(jīng)體液的回答反應(yīng)，能實現(xiàn)消炎功能;增加細(xì)胞的活力，增強(qiáng)生物體的新陳代謝等功能。
????????近年來，已經(jīng)有企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)利用石墨烯這些光學(xué)屬性，合作研發(fā)了生物質(zhì)石墨烯黏膠纖維紡絲技術(shù)，生產(chǎn)了生物質(zhì)石墨烯復(fù)合纖維，生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖烯孔材料和石墨烯內(nèi)暖絨材料等。這些“石墨烯+纖維”，除了具有一般纖維的特征外，還具有極強(qiáng)的低溫遠(yuǎn)紅外和防紫外線功能，有激活人體免疫細(xì)胞，增強(qiáng)機(jī)體機(jī)能，改善微循環(huán)，抑菌抗菌等功能。業(yè)內(nèi)人士表示，石墨烯市場前景廣闊，不但對化纖紡織行業(yè)產(chǎn)生重大影響，對多個行業(yè)都將帶來誘人的改變。
????????廣泛應(yīng)用尚需時日
????????2017年央視春節(jié)聯(lián)歡會上，一款神奇的高科技服裝精彩亮相。當(dāng)時在哈爾濱分會場零下30℃的露天滑冰表演場地上，一群身穿輕薄型連體服裝的演員翩翩起舞。這款表演服裝便是采用石墨烯材料制成的。其利用石墨烯外觀輕薄的特點和具有快速充電釋放熱量且蓄積熱能功能的突出優(yōu)勢，很好地達(dá)到了抗寒保暖的效果。據(jù)研發(fā)該產(chǎn)品的智烯科技公司負(fù)責(zé)人介紹，這款特殊的服裝能在30秒內(nèi)快速升溫到40℃左右，恒溫時間可持續(xù)3~5小時，具有高效保暖效果以及輕巧、便捷的特點。
????????如今兩年過去了，石墨烯保暖服飾是否已經(jīng)走下舞臺來到尋常百姓家?業(yè)內(nèi)人士表示，石墨烯在服裝方面的廣泛應(yīng)用尚需時日。
????????在學(xué)術(shù)人士看來，目前石墨烯材料的生產(chǎn)和技術(shù)的研發(fā)，還沒有完全進(jìn)入到工業(yè)化的生產(chǎn)階段，真正的石墨烯產(chǎn)品還非常少。幾位做石墨烯面料生產(chǎn)的業(yè)內(nèi)人士表示，石墨烯這種材質(zhì)目前確實正在開發(fā)應(yīng)用到服裝面料上，不過現(xiàn)在還是以少量的運(yùn)動和戶外服裝應(yīng)用居多，距離全面進(jìn)入服裝領(lǐng)域還有很大的距離。
????????專家表示，石墨烯的保暖功效毋庸置疑，但是目前市場上真正掌握石墨烯面料制造技術(shù)的生產(chǎn)廠家還比較少。一方面，石墨烯制造成本非常高，對于一般銷售價格在百八十元的保暖褲而言，有多少石墨烯含量可想而知;另一方面，即使是真正的石墨烯面料，相較于羊絨或者很多化纖材料相似的保暖效果，消費(fèi)者是否愿意為其高昂的價格買單。
????????“石墨烯用途正逐步拓展，但速度沒有想象中那么快，因為一項新技術(shù)一般可能需要5~10年，甚至更長時間，才能真正深入到我們生產(chǎn)生活當(dāng)中?！眹夷z體材料工程技術(shù)研究中心相關(guān)專家表示。
????????盡管人們對石墨烯進(jìn)入日常生活充滿期待，產(chǎn)業(yè)化之路仍漫長而崎嶇。起碼可以負(fù)責(zé)地說，目前市場上幾十元一條的“石墨烯”保暖褲并沒有宣傳得那么“美”。
????????霜降過后，冷空氣到各地打卡。各式各樣的防寒保暖服裝悉數(shù)登場，其中一款號稱“移動的恒溫棉被”，還能點亮燈泡，促進(jìn)血液循環(huán)的石墨烯保暖褲吸人眼球。石墨烯到底是什么高科技材料，添加了石墨烯的保暖褲真有商家宣傳的那么神奇嗎?
